嵌入式目标模块的太阳能led照明控制系统分析研究().docxVIP

机械电子工程系毕业论文 系别：机械电子工程系 专业： 09 应用电子技术 ＜营销与服务） 姓名：李端 学号： 200902030212 指导老师：汪兆栋 时间： 2018 年 12 月 1 号摘要 太阳能 LED 照明系统作为新型照明方式，不仅具有独立光伏照明系统的诸 多优点，如清洁无污染、无需长距离输电导线等，还具有 LED 照明的发光效率 高、光线柔和、光伏电池设计容量小等诸多优势。但系统需实现最大功率点跟 踪（MPPT ＞控制、LED非线性负载放电控制和蓄电池充放电控制等功能，对控制 具有较高要求。本文对控制系统要求进行分析，分别进行了 MPP、T 充电策略和 LED 放电控制的研究，并采用 MATLAB /Simulink 对主电路和控制系统进行仿 真。基于仿真模型，采用嵌入式目标模块 eZdsp生成TSM320F2812 DSP空制程 序，对仿真模型进行快速转化，并在硬件平台对具体控制系统进行实现。系统 具有动态响应快、启动电流平滑、稳态精度高等优点，从而得出适合太阳能 LED 照明系统的控制方法。 关键词：嵌入式目标模块。 最大功率点跟踪。LED照明 目录 、八、 、》刖言 、八、 、》 刖言 3 TOC \o 1-5 \h \z 第1章：系统控制要求分析与实现方法 4 : MPPT 控 制 的 优 化 实 现 5 : LED 灯恒流控 制 的优化 实 现 6 图1.1 :恒电流双环控制模型框图 : 系 统 充 放 电 策 略 选 取 7 : 基于嵌入式目标模块的控制程序生 成 7 第2章：仿真和实验 8 仿真电路模型及图形 图 2.2 : MATLAB /Simuli nk 仿 真 8 图2.3 :变步长的改进干扰观测法 MPPT控制的 Simulink 模 型 9 图2.4: MPPT仿真波形图 10 图 2.5 LED 负 载 放 电 电 路 模 型... ......11 图 2.6 : 负 载 电 压 电 流 波 形... 12 图 2.7 : 电 压 电 流 实 验 波 形... 13 图 2.8 : 太阳能 LED 昭 八、、 明控 制 器 实际 装 置 14 TOC \o 1-5 \h \z 第3章：结论 14 第 4 章： 建 议 15 参考文献 16 刖言 太阳能LED照明系统作为新型照明方式，不仅具有独立光伏照明 系统的诸多优点，如清洁无污染、无需长距离输电导线等，还具有 LED照明的发光效率高、光线柔和、光伏电池设计容量小等诸多优 势。但系统需实现最大功率点跟踪（MPPT＞控制、LED非线性负载放 电控制和蓄电池充放电控制等功能，对控制具有较高要求。 太阳能作为重要的新能源，具有清洁无污染、储量巨大、便于 利用等优点。LED（发光二极管 ＞照明系统具有寿命长、发光效率高等 优点，也开始广泛应用于照明。太阳能 LED照明系统集中了太阳能 和LED的诸多优点，具有很好的市场前景。但其具有自身的缺陷 ：太 阳能电池板输出伏安特性(V-l＞曲线为非线性，只有工作在特定电压 下才能输出最大功率，需要进行最大功率点跟踪 (MPPT＞控制。LED 灯的伏安特性曲线近似为指数函数，因此对控制精度要求较高，否 则容易损坏。蓄电池作为储能元件，需要可靠合理的充放电管理策 略，才能延长其使用寿命。 本文根据上述问题，分别进行了 MPPT控制研究、LED恒流控 制研究和蓄电池充放电策略研究，采用 MATLAB /Simulink进行系 统主电路和控制算法综合仿真，得出较为理想的控制效果和控制参 数，并对控制模型进行移植。 第1章系统控制要求分析与实现方法 太阳能LED照明系统包括光伏阵列、蓄电池、LED阵列灯和控 制器几个部分。其控制器需实现整个系统充放电控制，对光伏阵 列、蓄电池和LED灯工作状态进行实时检测，并实现充放电切换过 程，既要保证光伏阵列最大功率输出，又要保证蓄电池使用寿命和 LED灯 安全工作。 1. 1 MPPT 控 制 的 优 化 实 现 目前MPPT控制研究较多，方法各异，控制效果各不相同，因 此需要选取一种适合实际系统的合理方法。根据文献］ 1-3 ］，选取 适合小型独立系统的干扰观测法，并对其进行改进，完全可以满足 控 制 需 要。 传统的干扰观测法在光伏系统中应用最为广泛，能快速准确进 行MPPT控制，但存在最大功率点附近反复振荡和特殊情况下误判 断的问题，如光照强度剧烈变化［3 , 4 ］。 通过对传统方法的扰动步长 △ s进行动态调整，即当外界条件 变化剧烈时，适当加大扰动步长和控制周期，当系统运行接近稳态 时，减小扰动步长和控制周期，可提高系统动稳态精度，有效避免 传统方法的反复振荡。同时，通过变步长方法，可以在检测到功率 变化值△ P较大时，锁定扰动步长为 0,当系统处